쿠버네티스

1. 쿠버네티스란?

컨테이너화된 애플리케이션의 배포, 확장 등을 관리하는 것을 자동화하기 위한 플랫폼 (컨테이너 오케스트레이션 엔진)

1-1. 쿠버네티스 클러스터

• 쿠버네티스 노드

  컨테이너가 기동하는 노드

• 쿠버네티스 마스터

  쿠버네티스 노드를 관리하는 노드

1-2. 쿠버네티스 마스터

• 스케쥴러

  각 노드의 리소스 사용 상태 관리

• 컨트롤러 매니저
  • Cloud 컨트롤러 매니저

    클라우드 provider들(aws, gcp, azure 등)과 통신

  • Kube 컨트롤러 매니저

    etcd 리소스 상태 변화 감지 및 클러스터 리소스에 반영

• Kube API Server

  쿠버네티스 리소스와 클러스터의 상태 관리 및 동기화를 위한 API 제공

• etcd

  분산 key-value 저장소로 클러스터의 상태 저장

1-3. 쿠버네티스 노드

• pod
  • 가장 작은 배포 단위
  • 컨테이너 그룹
  • 같은 네트워크 환경을 공유
• node
  • 같은 리소스를 공유

2. 쿠버네티스 특징

2-1. 선언적 코드를 사용한 관리(IaC)

• YAML 형식이나 JSON 형식으로 작성한 매니페스트를 통해 배포하는 컨테이너로 주변 리소스를 관리 가능 -> IaC (Infrastructure as Code)

2-2. 스케일링/오토 스케일링

• 같은 컨테이너 이미지를 기반으로 한 여러 레플리카를 배포 -> 부하 분산 & 다중화 구조 (스케일링)
• 부하에 따라 레플리카 수를 자동으로 조절 가능 (오토 스케일링)

2-3. 스케줄링

컨테이너를 어떤 노드에 배포할 것인지 결정

• 어피니티, 안티어피니티 기능 -> 워크로드 특징, 노드 성능 기준으로 스케줄링 가능
  • 디스크 I/O가 많은 컨테이너는 디스크가 SSD인 노드에 배치
  • 클러스터를 GCP/AWS/OpenStack 등에 구축한 경우 멀티존 위에 컨테이너 분산 배치

2-4. 리소스 관리

• 기본적으로 노드의 리소스 상태에 따라 스케줄링이 됨 -> 관리 필요 x
• 리소스 사용 상태에 따라 오토 스케일링

2-5. 자동화된 복구

1. 컨테이너 프로세스 모니터링 (HTTP/TCP, 셸 스크립트로 헬스 체크)
2. 프로세스 정지 감지
3. 컨테이너 스케줄링
4. 컨테이너 배포

2-6. 로드 밸런싱과 서비스 디스커버리

• 로드 밸런서 기능
  • 컨테이너 그룹에 라우팅하는 엔드포인트 할당 가능
  • 컨테이너 확장 시 엔드포인트가 되는 서비스에 컨테이너 자동 등록 및 삭제
  • 컨테이너 장애 시 분리
  • 컨테이너 롤링 업데이트 시 필요한 사전 분리 작업
• 서비스 디스커버리

  각각의 마이크로서비스가 정의된 매니페스트를 이용하여 시스템 전체를 쉽게 연계

2-7. 데이터 관리

백엔드 데이터 스토어 etcd

• 컨테이너 설정 파일, 인증 정보 등의 데이터 저장
• etcd는 이중화가 가능
• 매니페스트 파일도 이중화 구조로 저장

2-8. 연계 및 확장

• 연계
  • Ansible
  • Apache Ignite
  • Fluentd
  • GitLab
  • Jenkins
  • OpenStack
  • Promsetheus
  • Spark
  • Spinnaker
  • Kubeflow
  • Rook
  • Vitess
• 확장
  • 기능 확장 및 추가 가능
  • 쿠버네티스를 프레임워크로 자체 플랫폼 구현 가능

3. 쿠버네티스 환경

• 로컬 쿠버네티스
  • 물리 머신 한 대에 구축하여 사용
  • 테스트 및 개발 환경으로 적합
• 쿠버네티스 구축 도구
  • 도구를 사용하여 온프레미스/클라우드에 클러스터를 구축하여 사용
  • 스테이징 및 서비스 환경으로 적합
  • 온프레미스에 배포, 세밀한 커스터마이즈
• 관리형 쿠버네티스 서비스
  • 퍼블릭 클라우드의 관리형 서비스로 제공하는 클러스터를 사용
  • 스테이징 및 서비스 환경으로 적합

3-1. 로컬 쿠버네티스

항목	미니큐브	Docker Desktop for Mac/Windows	kind
버전 선택	O	X	◎
멀티 클러스터	O	X	O
멀티 노드	X	X	O
기능성	◎	△	O
단순성	O	◎	O

3-2. 쿠버네티스 구축 도구

• 큐브어드민
• 랜처
• 큐브스프레이
• kube-aws
• 캅스
• OpenStack Magnum

3-3. 관리형 쿠버네티스 서비스

• GKE (Google Kubernetes Engine)
  • 유지관리 쉬움
  • 다양한 기능
• AKS (Azure Kubernetes Service)
  • 마이크로소프트 도구 사용 가능
• EKS (Elastic Kubernetes Service)
  • 기능, 사용자 편의성 아쉬움
  • AWS 서비스 사용 가능

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GKE

가장 먼저 출시된 관리형 쿠버네티스 서비스

• 클러스터 관리를 돕는 기능 많음 -> 클러스터 자체의 운용 부하 감소
• 쿠버네티스 노드로 GCE(Google Compute Engine)을 사용
  • 선점형 인스턴스
    • 가동 시간이 24시간으로 제약
    • 비용 절감
    • 노드 정지 가능성 존재
    • 설정으로 서비스에 영향 없이 자동 복구 가능
• GCP(Google Cloud Platform)의 기능과 통합
  • 컨테이너 로그 수집
• 고가용성을 가진 HTTP 로드 밸런서, GPU 사용 가능
• 노드풀 기능

  노드에 레이블을 부여하여 그룹핑